Journal of New Medical Technologies. eJournalJournal of New Medical Technologies. eJournalВестник новых медицинских технологий. Электронный журнал2075-4094370610.12737/6036МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И РАЗРАБОТКА ЛЕЧЕБНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫMEDICAL BIOPHYSICS AND DEVELOPMENT OF TREATMENT-AND-DIAGNOSTIC EQUIPMENTМЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И РАЗРАБОТКА ЛЕЧЕБНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫRegistration methods of different types of motion as a basis for the development of mechanical simulatorsМетоды регистрации различных видов движения, как основа разработки механотренажеровЕськовВалерий МатвеевичEskovValeriy Матвеевичcmp.journal@yandex.ruХадарцевАлександр АгубечировичKhadartsevAleksandr Агубечировичahadar@yandex.ruТроицкийМ. С.TroitskiyM. С.Тульский государственный университетTula State University24102014241020148117https://zh-szf.ru/en/nauka/article/3706/view
В работе проведен анализ различных типов датчиков движения для регистрации тремора и теппинга в биомедицинских исследованиях для установления произвольности и непроизвольности движений. Показана значимость бесконтактных токовихревых датчиков движения для регистрации тремора и теппинга. Показано их преимущество перед пьезоэлектрическими акселерометрами. Проанализированы тре-морограммы и теппингограммы у 15 000 человек. Установлено, что параметры кардио-респираторной и нейромышечной систем демонстрируют однотипную хаотическую динамику автокорреляционных функций и амплитудно-частотных характеристик, причем свойство перемешивания не выполняется. Это означает невозможность использования стохастических методов в оценке дискретных и непрерывных величин (ха-рактеристик) параметров сложных биосистем из-за непрерывного и хаотического изменения любых стохас-тических и хаотических характеристик. Теория хаоса Арнольда–Тома здесь также бесполезна. На фоне реального хаоса всех стохастических характеристик – некоторые стохастические закономерности всё-таки имеются. Например, оценивая матрицы сравнения выборок треморограмм и теппинграмм (при повторах измерения их подряд у одного испытуемого) установлена определённая закономерность. Увеличение коли-чества общих пар теппинграмм по сравнению с треморограммами говорит о частичном увеличении синхро-низма за счет афферентации и привлечения мыслительной деятельности. Это свидетельствует о начале не-которого сдвига от хаотического режима к стохастическому.
In work the analysis of different types of motion sensors for registration of tremor and tapping in biomedical research to establish the randomness and non-randomness of the movements has been carried out. The significance of noncontact eddy-current sensors for registration of tremor and tapping, as well as their advantage over piezoelectric accelerometers has been shown. The tremorograms and tapping-grams in 15 000 persons have been analyzed. It was found that the parameters of cardio-respiratory and neuromuscular systems demonstrate similar chaotic dynamics of the autocorrelation function and the amplitude-frequency characteristics moreover, the mix-ing property doesn’t running. This means the inability to use stochastic methods for estimation of discrete and continuous variables (characteristics) of the parameters of complex biological systems due to the continuous and chaotic changes of any stochastic and chaotic characteristics. The chaos theory of Arnolda-Toma there is also useless. Against real chaos of all stochastic characteristics - some stochastic regularities are still available. For exam-ple, a certain pattern has been established in the evaluation matrix comparison samples of tremorograms and tapping-grams (during replays measure them in a row one tested). The increase in the number of total pairs tapping-grams compared with tremorograms indicates on the partial increase of synchronism due to afferention and at-traction of mental activity. This demonstrates the beginning of a shift from a chaotic regime to stochastic.
теппингтремормеханотренажерыдатчики движенияхаосстохастиканервно-мышечная системапроизвольность и непроизвольность.tappingtremormechanical simulatorsmotion sensorschaosstochasticneuromuscular systemrandomness and non-randomness.
К произвольным движениям (действиям, процессам) относят то, что происходит в условиях дости-жения цели за счет сознания. Тремор – типичное произвольное движение, когда человек ставит себе задачу осознанного удержания конечности (пальца) в данной точке пространства. Однако, если изучить как это достигается, какими механизмами и как реализуется эта цель и как эти механизмы работают, то получится типичная картина хаотического движения конечности человека не только при треморе, но и при теппинге, который всегда считается произвольным движением, т.к. реализуется осознанно. Механизмы реализации якобы непроизвольного движения – тремора и реально произвольного движения – теппинга имеют много общего, и это общее не укладывается в рамки традиционного стохастического подхода, требуя разработки новых методов измерений и анализа полученных физиологических данных, новых методов и моделей для их описания. Коррекция двигательных нарушений осуществляется при помощи механотренажеров различ-ного назначения – для дыхательной мускулатуры, мускулатуры рук и ног, всего тела человека [4, 10, 12, 13].
Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П. Оценка функционального состояния опорно-двигательного аппарата человека по вибрациям, сопровождающим локомоционные акты. // В кн. Биомеха-ника мышц и структура движений (Современные проблемы биомеханики, вып.7). H. Новгород, 1992. С.23-34.Antonets V.A., Anishkina N.M., Efimov A.P. Otsenka funktsional´nogo sostoyaniya oporno-dvigatel´nogo apparata cheloveka po vibratsiyam, soprovozhdayushchim lokomotsionnye akty.. V kn. Biomekha-nika myshts i struktura dvizheniy (Sovremennye problemy biomekhaniki, vyp.7). H. Novgorod, 1992. S.23-34.Антонец В.А., Анишкина Н.М., Ефимов А.П. Пьезоакселерометры ПАМТ и их применение для ис-следования механической активности физиологических систем человека // Препринт № 140, ИПФ АН СССР, Горький, 1986. 23 с.Antonets V.A., Anishkina N.M., Efimov A.P. P´ezoakselerometry PAMT i ikh primenenie dlya is-sledovaniya mekhanicheskoy aktivnosti fiziologicheskikh sistem cheloveka. Preprint № 140, IPF AN SSSR, Gor´kiy, 1986. 23 s.Дудин Н.С., Русак С.Н., Хадарцев А.А., Хадарцева К.А. Новые подходы в теории устойчивости биосистем - альтернатива теории Ляпунова // Вестник новых медицинских технологий. 2011. № 3. С. 336.Dudin N.S., Rusak S.N., Khadartsev A.A., Khadartseva K.A. Novye podkhody v teorii ustoychivosti biosistem - al´ternativa teorii Lyapunova. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2011. № 3. S. 336.Еськов В.М., Буров И.В., Филатова О.Е., Хадарцев А.А. Основы биоинформационного анализа ди-намики микрохаотического поведения биосистем // Вестник новых медицинских технологий. 2012. № 1. С. 15-18.Es´kov V.M., Burov I.V., Filatova O.E., Khadartsev A.A. Osnovy bioinformatsionnogo analiza di-namiki mikrokhaoticheskogo povedeniya biosistem. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2012. № 1. S. 15-18.Еськов В.М., Хадарцев А.А., Гавриленко Т.В., Ватамова С.Н. Вариабельность состояния парамет-ров функциональных систем организма человека на примере непроизвольных и произвольных движения человека // Материалы Третьей Всероссийской конференции «Нелинейная динамика в когнитивных иссле-дованиях» (Нижний Новгород, 24-27 сентября 2013). Н. Новгород, 2013. С. 55-58.Es´kov V.M., Khadartsev A.A., Gavrilenko T.V., Vatamova S.N. Variabel´nost´ sostoyaniya paramet-rov funktsional´nykh sistem organizma cheloveka na primere neproizvol´nykh i proizvol´nykh dvizheniya cheloveka. Materialy Tret´ey Vserossiyskoy konferentsii «Nelineynaya dinamika v kognitivnykh issle-dovaniyakh» (Nizhniy Novgorod, 24-27 sentyabrya 2013). N. Novgorod, 2013. S. 55-58.Еськов В.М., Хадарцев А.А., Еськов В.В., Гавриленко Т.В., Филатов М.А. Complexity - особый тип биомедцинских и социальных систем // Вестник новых медицинских технологий. 2013. № 1. С. 17-22.Es´kov V.M., Khadartsev A.A., Es´kov V.V., Gavrilenko T.V., Filatov M.A. Complexity - osobyy tip biomedtsinskikh i sotsial´nykh sistem. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2013. № 1. S. 17-22.Еськов В.М., Хадарцев А.А., Каменев Л.И. Новые биоинформационные подходы в развитии меди-цины с позиций третьей парадигмы (персонифицированная медицина - реализация законов третьей пара-дигмы в медицине) // Вестник новых медицинских технологий. 2012. № 3. С. 25-28.Es´kov V.M., Khadartsev A.A., Kamenev L.I. Novye bioinformatsionnye podkhody v razvitii medi-tsiny s pozitsiy tret´ey paradigmy (personifitsirovannaya meditsina - realizatsiya zakonov tret´ey para-digmy v meditsine). Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2012. № 3. S. 25-28.Еськов В.М., Хадарцев А.А., Козлова В.В., Филатова О.Е. Использование статистических методов и методов многомерных фазовых пространств при оценке хаотической динамики параметров нервно-мышечной системы человека в условиях акустических воздействий // Вестник новых медицинских техноло-гий. 2014. № 2. С. 6-10.Es´kov V.M., Khadartsev A.A., Kozlova V.V., Filatova O.E. Ispol´zovanie statisticheskikh metodov i metodov mnogomernykh fazovykh prostranstv pri otsenke khaoticheskoy dinamiki parametrov nervno-myshechnoy sistemy cheloveka v usloviyakh akusticheskikh vozdeystviy. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnolo-giy. 2014. № 2. S. 6-10.Еськов В.М., Хадарцев А.А., Филатова О.Е., Хадарцева К.А. Околосуточные ритмы показателей кардио-респираторной системы и биологического возраста человека // Терапевт. 2012. № 8. С. 36-44.Es´kov V.M., Khadartsev A.A., Filatova O.E., Khadartseva K.A. Okolosutochnye ritmy pokazateley kardio-respiratornoy sistemy i biologicheskogo vozrasta cheloveka. Terapevt. 2012. № 8. S. 36-44.Леонов Б.И., Хадарцев А.А., Варфоломеев М.А., Фудин Н.А., Хадарцев В.А., Митюшкина О.А. Перспективы применения немедикаментозных технологий в спорте // Вестник новых медицинских техноло-гий (электронное издание). 2012. № 1. URL: http://medtsu.tula.ru/vnmt/bulletin/e2012-1/4115.pdfLeonov B.I., Khadartsev A.A., Varfolomeev M.A., Fudin N.A., Khadartsev V.A., Mityushkina O.A. Perspektivy primeneniya nemedikamentoznykh tekhnologiy v sporte. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnolo-giy (elektronnoe izdanie). 2012. № 1. URL: http://medtsu.tula.ru/vnmt/bulletin/e2012-1/4115.pdfФилатова О.Е., Хадарцев А.А., Еськов В.В., Филатова Д.Ю. Неопределенность и непрогнозируе-мость - базовые свойства систем в биомедицине // Complexity. Mind. Postnonclassic. 2013. № 1. С. 67-82.Filatova O.E., Khadartsev A.A., Es´kov V.V., Filatova D.Yu. Neopredelennost´ i neprognozirue-most´ - bazovye svoystva sistem v biomeditsine. Complexity. Mind. Postnonclassic. 2013. № 1. S. 67-82.Хадарцев А.А., Коржук Н.Л., Фудин Н.А., Хадарцев В.А., Еськов В.М., Щербаков Д.В. Механо-тренажеры дыхательной мускулатуры в подготовке спортсмена // Физиотерапевт. 2013. № 2. С. 30-39.Khadartsev A.A., Korzhuk N.L., Fudin N.A., Khadartsev V.A., Es´kov V.M., Shcherbakov D.V. Mekhano-trenazhery dykhatel´noy muskulatury v podgotovke sportsmena. Fizioterapevt. 2013. № 2. S. 30-39.Хадарцев В.А., Варфоломеев М.А., Троицкий М.С., Хадарцев А.А. Способ тренировки дыхатель-ной мускулатуры в системе реабилитации // Терапевт. 2011. № 8. С. 38-42.Khadartsev V.A., Varfolomeev M.A., Troitskiy M.S., Khadartsev A.A. Sposob trenirovki dykhatel´-noy muskulatury v sisteme reabilitatsii. Terapevt. 2011. № 8. S. 38-42.